JP2019521869A - 間隔を置いて配置された上腕部と交互に配置されたリストとを含むデュアルロボット、及びこれらを含むシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

間隔を置いて配置された上腕部を含むロボットが記載されている。当該ロボットは、肩軸の周りで回転可能な第１と第２の上腕部を含み、第２の上腕部は第１の上腕部から間隔を置いて配置されている。他のロボット構成要素（第１及び第２の前腕部、第１及び第２のリスト部材、並びに第１及び第２のエンドエフェクタ）は、第１及び第２の上腕部の間の空間に交互に配置されている。第１及び第２の上腕部、並びに第１及び第２の前腕部は各々、個々に独立して制御されうる。ロボットと、ロボットを含む電子デバイス処理システムを操作する方法、及び多数の他の態様が提供されている。
【選択図】図２E

Description

［００１］本出願は、あらゆる目的のために全体が参照により本書に組み込まれている、２０１６年６月２８日出願の「間隔を置いて配置された上腕部と交互に配置されたリストとを含むデュアルロボット、及びこれらを含むシステム及び方法（ＤＵＡＬ ＲＯＢＯＴ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＳＰＡＣＥＤ ＵＰＰＥＲ ＡＲＭＳ ＡＮＤ ＩＮＴＥＲＬＥＡＶＥＤ ＷＲＩＳＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号２４１１５／ＵＳＡ／Ｌ）と題する米国特許仮出願第６２／３５５６９７号に基づく優先権を主張する。

［００２］本開示の実施形態は、電子デバイスの製造に関し、より具体的には、チャンバ間で基板を搬送するように適合されたロボットに関する。

［００３］電子デバイス製造システムは、処理チャンバ、及び一または複数のロードロックチャンバ等の複数のチャンバを有する処理ツールを含みうる。上記処理チャンバを使用して、例えば堆積、酸化、窒化、エッチング、研磨、洗浄、リソグラフィ、計測学等の基板（例えば、パターン化されている及びパターン化されていないシリコン含有ウエハ、マスクされたウエハ、ガラスプレート、シリカ含有品等）への任意の数の処理を実行することが可能である。

［００４］上記処理ツール内で、複数の上記チャンバが、例えば移送チャンバの周りに分布されていてよい。マルチアームロボットは、移送チャンバ内に収納されていてよく、様々なチャンバ間で基板を搬送するように構成及び適合されうる。例えば、移送は、処理チャンバの間、又は処理チャンバと一または複数のロードロックチャンバとの間であってよい。それぞれのチャンバの中への入口にスリットバルブが位置していてよい。システムのスループットを改善するために、これらのチャンバ間での基板の効率的で精確な搬送が求められる。

［００５］具体的には、高機能化を提供するシステム、装置、及び方法に対するいかなる改善も歓迎される。

［００６］第１の実施形態では、ロボットが提供される。ロボットは、肩軸の周りで回転可能な第１の上腕部と、第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸の周りで第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸の周りで第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸の周りで第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸の周りで第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材とを含む。

［００７］別の態様によれば、電子デバイス処理システムが提供される。電子デバイス処理システムは、移送チャンバと、チャンバ内に少なくとも部分的に配置され、移送チャンバに連結された処理チャンバへ、及び処理チャンバから基板を搬送するように適合されたロボットであって、肩軸の周りで回転可能な第１の上腕部と、第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸の周りで第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸の周りで第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸の周りで第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸の周りで第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材とを含むロボットとを含む。

［００８］更に別の実施形態では、電子デバイス処理システム内で基板を搬送する方法が提供される。基板を搬送する方法は、肩軸の周りで回転可能な第１の上腕部と、第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸の周りで第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸の周りで第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸の周りで第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸の周りで第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材とを含むロボットを提供することと、第１のエンドエフェクタが半径方向に第１のチャンバの中へ延びるように、第１の上腕部を独立回転させることと、第２のエンドエフェクタが半径方向に第２のチャンバの中へ延びるように、第２の上腕部を独立回転させることとを含む。

［００９］本開示の上記の実施形態及び他の実施形態により、他の多数の特徴が提供される。本開示の実施形態の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び特許請求の範囲より完全に明らかになるだろう。

一または複数の実施形態に係る、デュアルロボットを含む電子デバイス処理システムを示す上面図である。 一または複数の実施形態に係る、デュアルロボットを示す等角図である。 一または複数の実施形態に係る、デュアルロボットの引込配向とリスト部材の構成とを示すために第２の上腕部が除去されたデュアルロボットを示す上面平面図である。 一または複数の実施形態に係る、デュアルロボットを示す後方平面図である。 一または複数の実施形態に係る、デュアルロボットを示す側方平面図である。 一または複数の実施形態に係る、駆動構成要素を示すデュアルロボットの断面側面図である。 一または複数の実施形態に係る、前腕部駆動構成要素を示すデュアルロボットの上面図である。 一または複数の実施形態に係る、Ｚ軸機能を含むモータアセンブリを示す部分側面断面図である。 Ａ〜Ｄは、一または複数の実施形態に係る、様々な構成で示す２つのデュアルロボットを含む電子デバイス処理システムを示す上面図である。 一または複数の実施形態に係る、電子デバイス処理システム内で基板を搬送する方法を示すフローチャートである。

［００２０］上述したように、電子デバイスの製造処理において、様々な位置と位置の間（例えばチャンバ間）で基板の精確な、また迅速な搬送を提供することが望ましい。処理スピードを改善するために、デュアルブレード型ロボット、すなわちブレードが重なり合った構成を有するロボットが使用されてきた。この構成では、チャンバにおける基板の交換は、回転移動を行わずに迅速に実行することが可能である。具体的には、デュアルブレード型ロボットの一方のエンドエフェクタによって基板の選定が行われ、他方のエンドエフェクタによって載置が完了する。

［００２１］例えば米国特許第９１４７５９０号明細書に記載されているデュアルＳＣＡＲＡロボット等の既存の選択的コンプライアンスアセンブリロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）ロボットは、許容レベルのスループットと精度を提供するが、特定の場所において肘関節間の干渉なしに独立回転させることはできない。したがって、これらの機能性及び運動範囲はある程度限定され、必要以上の移動は特定の交換手順において行われうる。

［００２２］本開示の実施形態は、（上腕部、前腕部、及びリストを含む）各ロボットアームアセンブリがいかなる干渉もなく回転することができる構成を含むデュアルブレード型ロボットを提供する。具体的には、本開示の一または複数の実施形態によれば、肩軸の周りで回転可能な第１と第２の上腕部を含むロボットが提供され、第２の上腕部は、第１の上腕部から間隔を置いて配置（例えば垂直に間隔を置いて配置）されている。他のロボット構成要素（第１と第２の前腕部、第１と第２のリスト部材、及び第１と第２のエンドエフェクタ）は、第１と第２の上腕部の間に垂直に間隔を置いて配置された状態で受け入れられる。第１と第２の上腕部、及び第１と第２の前腕部は各々、個々に独立して制御されうる。

［００２３］この機能性の高い構成により、ロボットが最小限の回転移動でいかなる場所にも迅速に移動することが可能になる。したがって、効率性及びスループットが改善されうる。

［００２４］本書において、例示の実施形態に係るロボット、ロボットを含む電子デバイス処理システム、及びロボットを操作する方法の様々な態様の更なる詳細を、図２Ａ〜図５を参照しながら説明する。

［００２５］ここで、図１を参照する。電子デバイス処理システム１００の第１の例示の実施形態が開示されている。電子デバイス処理システム１００は有用であり、例えば処理チャンバ１７４の内外へ、及び／又はロードロックチャンバ１７６の内外へ等、様々なチャンバの内外へ基板（例えば、基板１２２、１２４）を移送するように構成及び適合されうる。しかしながら、ロボット１１７は、位置間での物品の迅速な移動が所望される他の環境においても有用でありうる。

［００２６］一態様では、電子デバイス処理システム１００が提供される。電子デバイス処理システム１００は、移送チャンバ１７８と、移送チャンバ１７８内に少なくとも部分的に含まれるロボット１１７とを含んでいてよく、ロボット１１７は、処理チャンバ１７４とロードロックチャンバ１７６へ、及び処理チャンバ１７４とロードロックチャンバ１７６から基板１２２、１２４を搬送するように適合されうる。ロボット１１７は、本書に記載したように構成される。

［００２７］電子デバイス処理システム１００は、移送チャンバ１７８を含むメインフレームハウジング１８０を含む。移送チャンバ１７８は、上部、底部、及び側壁を含んでいてよく、ある実施形態では、例えば真空に維持されていてよい。図示したように、上部（例えば、蓋）は取り外される。基板１２２、１２４の選定又は載置（ｐｉｃｋ ｏｒ ｐｌａｃｅ）のための目標位置は、いずれか２つの処理チャンバ１７４、又はいずれか２つのロードロックチャンバ１７６であってよい。

［００２８］図１に示すように、ロボット１１７が調和しながら、基板１２２、１２４をロードロックチャンバ１７６内に載置したところが図示されている。しかしながら、ロボット１１７は、第１のエンドエフェクタ１１８を用いて処理チャンバ１７４で作業を行うことができ、第２のエンドエフェクタ１２０は、ロードロックチャンバ１７６で作業を行うことができる、またはその逆も可能である。同様に、第１のエンドエフェクタ１１８と第２のエンドエフェクタ１２０は各々、一度にいずれか２つの処理チャンバ１７４で作業を行うことができる。処理チャンバ１７４は、堆積、酸化、窒化、エッチング、研磨、洗浄、リソグラフィ、計測などの任意の数の処理を、基板１２２、１２４及び他の基板に対して実行するように適合されうる。他の処理も実行可能である。

［００２９］ロードロックチャンバ１７６は、ファクトリインターフェース１８２の一または複数の負荷ポートにドッキングされている一または複数の基板キャリア１８３（例えば、前方開口型統一ポッド）から基板を受け入れうる、ファクトリインターフェース１８２又は他のシステム構成要素とインターフェースで接続するように適合されうる。ロード／アンロードロボット１８４（点線のボックスで示す）を使用して、基板キャリア１８３とロードロックチャンバ１７６との間で様々な基板を移送することができる。ロボット１１７の様々なアーム間の干渉が全くないため、処理チャンバとロードロックチャンバとの間の移動が、最低量の回転で行われうる。さらに、所望の場合には、移動は第１のエンドエフェクタ１１８と第２のエンドエフェクタ１２０の各々によって行われ、これにより、基板１２４が基板１２２の真上にならないため、いかなる粒子も基板１２４から落下して基板１２２上に載りうる危険性が低減する。第１のエンドエフェクタ１１８と第２のエンドエフェクタ１２０も、従来技術のデュアルブレード型ＳＣＡＲＡロボットのように、重なって調和しながら延長され、また引き込まれるように動作可能であってよい。したがって、それぞれの第１のエンドエフェクタ１１８と第２のエンドエフェクタ１２０は各々、他方がどこに位置するかに依存しない、相互排他的作業エンベロープを有することに留意すべきである。

［００３０］図１に示す実施形態では、ロボット１１７は、移送チャンバ１７８内で動作可能なように図示されている。しかし、ロボット１１７のこの実施形態は、ロボット１１７が、例えば負荷ポートとロードロックチャンバ１７６との間で基板を搬送しうるファクトリインターフェース１８２内のような、電子デバイス製造の他の領域においても有益に使用されうることを認識されたい。本書に記載のロボット１１７は、他の搬送にも使用することが可能である。

［００３１］ここで、図２Ａ〜２Ｇを参照する。ロボット１１７は、メインフレームハウジング１８０の壁（例えば、床）に取り付けられて固定されるように適合されたフランジ又は他の取付フィーチャを含みうる基部２０１を含みうる（図１）。ロボット１１７は、図示した実施形態において、各々が実質的に剛性の片持ち梁である、第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４とを含む。第１の上腕部２０２は、肩軸２０３の周りで基部２０１に対して時計回り又は反時計回りの回転方向に独立回転するように構成及び適合される。同様に、第２の上腕部２０４は、肩軸２０３の周りで基部２０１に対して時計回り及び反時計回りの両方の回転方向に独立回転するように構成及び適合される。第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４の回転は、肩軸２０３の周りの＋／−３６０度以上であってよく、コントローラ１３０によって命令されたようにモータ２２６によって遂行されうる。第２の上腕部２０４は、第１の上腕部２０２から垂直に間隔を置いて配置されている。

［００３２］図示した実施形態では、肩軸２０３は固定されている。ロボット１１７のこの実施形態は、Ｚ軸機能を含んでおらず、基板の交換を達成するために、様々な処理チャンバ１７４及びロードロックチャンバ１７６（図１）においてリフトピン、移動プラットフォーム等とともに使用されるべきである。しかしながら、他の実施形態は、本書で更に記載するように、Ｚ軸機能を含みうる。

［００３３］肩軸２０３から間隔を置いて配置された第１の位置（例えば第１の上腕部２０２の外側端部）で装着され、回転可能に連結されているのは、第１の前腕部２０６である。第１の前腕部２０６は、第１の位置に位置する第２の軸２０５の周りで第１の上腕部２０２に対して、Ｘ−Ｙ平面内で回転するように構成及び適合されている。第１の前腕部２０６は、第１の前腕部駆動アセンブリ（図２Ｆ）によって第１の上腕部２０２に対してＸ−Ｙ平面内で独立回転可能である。第１の前腕部２０６は、第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４との間に垂直に位置している。

［００３４］肩軸２０３から間隔を置いて配置された位置（例えば第２の上腕部２０４の外側端部）で装着され、回転可能に連結されているのは、第２の前腕部２０８である。第２の前腕部２０８は、間隔を置いて配置された位置に位置する第３の軸２０７の周りで第２の上腕部２０４に対して、Ｘ−Ｙ平面内で回転するように構成及び適合されている。第２の前腕部２０８は、第２の前腕部駆動アセンブリによって第２の上腕部２０４に対してＸ−Ｙ平面内で回転可能である。第２の前腕部２０８は、第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４との間に垂直に位置している。

［００３５］具体的には、第１の前腕部２０６と第２の前腕部２０８は、それぞれ第２の軸２０５と第３の軸２０７の周りで時計回り又は反時計回りの回転方向に回転するように構成及び適合されている。回転は、おおよそ＋／−１４０度でありうる。図２Ｃに示すように、第１の前腕部２０６及び第２の前腕部２０８は、第１と第２の上腕部２０２、２０４の間の異なる垂直位置に位置し、第１と第２の上腕部２０２、２０４の回転を介して独立回転しているときは互いに干渉しない。

［００３６］第２の軸２０５から間隔を置いた（例えば、オフセットされた）位置に位置している（例えば、第１の前腕部２０６の外側端部上に回転可能に連結されている）のは、第１のリスト部材２１０である。第１のリスト部材２１０は、例えば基部２０１に対して、Ｘ−Ｙ平面内で平行移動するように構成及び適合される。具体的には、それぞれの駆動システム及び制御装置により、Ｙ方向に沿った純粋な平行移動が可能になることで、選定及び載置作業を実施することができる。

［００３７］第１のリスト部材２１０は、第１のエンドエフェクタ１１８に連結されうる。連結は、図２Ｂに示すファスナ２１５と同じく、ファスナによるものであってよい。ある実施形態では、第１のリスト部材２１０と第１のエンドエフェクタ１１８、及び第２のリスト部材２１２と第２のエンドエフェクタ１２０は、互いに一体的に、すなわち同じ材料片から作製されることによって連結されうる。第１のリスト部材２１０は、第１の前腕部２０６に対して第４の軸２０９の周りで相対回転するように構成及び適合される。第１のエンドエフェクタ１１８は、選定及び／又は載置作業中に基板１２２を担持及び搬送するように構成及び適合されうる。

［００３８］第１のリスト部材２１０の回転、したがって第１のエンドエフェクタ１１８の回転は、第１のリスト部材駆動アセンブリによって付与されうる。第１のリスト部材２１０は、第１のリスト部材駆動アセンブリによって第４の軸２０９の周りで第１の前腕部２０６に対して時計回り又は反時計回りの回転方向に回転するように構成及び適合される。回転は、おおよそ＋／−７０度でありうる。具体的には、第１の前腕部２０６と第１の上腕部２０２との間の相対回転により、第１のリスト部材２１０と、連結された第１のエンドエフェクタ１１８及び支持されている基板１２２がＹ方向に平行移動する（図２Ａ参照）。上記平行移動は、例えば図３Ｄに示すように、処理チャンバ１７４の中への平行移動であってよい。

［００３９］第３の軸２０７から間隔を置いた（例えば、オフセットされた）位置に位置している（例えば、第２の前腕部２０８の外側端部上に回転可能に連結されている）のは、第２のリスト部材２１２である。第２のリスト部材２１２は、例えば基部２０１に対して、Ｘ−Ｙ平面内で平行移動するように構成及び適合される。具体的には、それぞれの駆動システム及び制御装置により、Ｙ方向に沿った純粋な平行移動が可能になることで、選定及び載置作業を実施することができる。

［００４０］第２のリスト部材駆動アセンブリによって、第２のリスト部材２１２の平行移動、したがって第２のエンドエフェクタ１２０と支持されている基板１２４の平行移動が付与されうる。第２のリスト部材２１２は、第２のリスト部材駆動アセンブリによって第５の軸２１１の周りで時計回り又は反時計回りの回転方向に第２の前腕部２０８に対して回転するように構成及び適合される。回転は、おおよそ＋／−７０度でありうる。具体的には、第２の前腕部２０８と第２の上腕部２０４との間の相対回転により、第２のリスト部材２１２と、連結された第２のエンドエフェクタ１２０及び支持されている基板１２４がＹ方向に平行移動する。上記平行移動は、例えば図３Ｄに示すように、処理チャンバ１７４の中への平行移動であってよい。

［００４１］図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、第１の前腕部２０６、第２の前腕部２０８、第１のリスト部材２１０、及び第２のリスト部材２１２は全て、第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４の垂直位置間で垂直に受容される。更に、第１の上腕部２０２、第１の前腕部２０６、及び第１のリスト部材２１０は全て、第２の上腕部２０４、第２の前腕部２０８、及び第２のリスト部材２１２の位置よりも下に配置されるため、全ての回転条件において干渉が回避される。図２Ａ〜２Ｄに示すロボット１１７は、折り重なった完全な引込位置にある。本書において後に説明するように、第２の上腕部２０４に連結された第２のシャフト２４０は、第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４との間に垂直に延び、第１と第２のリスト部材２１０、２１２の側面近くを通る。

［００４２］一または複数の実施形態では、第１の上腕部２０２と第１の前腕部２０６は、中心間で測定された、すなわち、第１の上腕部２０２の長さについては肩軸２０３と第２の軸２０５との間、第１の前腕部２０６の長さについては第２の軸２０５と第４の軸２０９との間で水平に測定された不均等な長さのものであってよい。第２の上腕部２０４と第２の前腕部２０８も、不均等な中心間の長さのものであってよい。第２の上腕部２０４の中心間の長さは、肩軸２０３と第３の軸２０７との間で測定され、第２の前腕部２０８の長さについては、第３の軸２０７と第５の軸２１１との間で測定されうる。

［００４３］例えば、第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４の中心間の長さは、それぞれ、第１の前腕部２０６と第２の前腕部２０８の中心間の長さを約１１０％〜２００％だけ上回る場合がある。一または複数の実施形態では、第１と第２の上腕部２０２、２０４の長さは、約２００ｍｍと約３８０ｍｍの間であってよい。第１と第２の前腕部２０６、２０８の長さは、約１００ｍｍと３４５ｍｍの間であってよい。

［００４４］モータアセンブリ２２６と様々な駆動アセンブリの詳細をここで、図２Ｅ及び図２Ｆを参照しながら説明する。肩軸２０３の周りのＸ−Ｙ平面内の第１の上腕部２０２の回転は、第１の上腕部駆動アセンブリによってもたらされうる。第１の上腕部駆動アセンブリは、第１の上腕部２０２の底部に連結された第１のシャフト２２９を回転させるように構成された第１のモータ２２８を含む。第１のモータ２２８は、ステッピングモータ、様々なリラクタンスモータ、永久磁石電気モータ等であってよい。他の種類のモータを使用することも可能である。第１の上腕部２０２の回転は、コントローラ１３０から第１のモータ２２８へ送られる適切な命令によって独立制御されうる。コントローラ１３０は、それぞれの駆動モータの各々へ位置命令を送ることができ、ワイヤハーネス２３１を介して適切な位置エンコーダから位置フィードバック情報を受信しうる。第１の上腕部２０２は、＋／−３６０度以上、自由に回転することができる。

［００４５］第１のモータ２２８は、例えば基部２０１に連結されうるモータハウジング２３２に収容されうる。基部２０１は、メインフレームハウジング１８０の床面に連結されうる。第１の上腕部２０２の正確な回転位置を決定するために、いずれかの好適な種類のフィードバックデバイスを設けることができる。例えば、第１のエンコーダ２３６を第１のシャフト２２９に連結させる場合がある。第１のエンコーダ２３６は回転エンコーダであってよく、磁気タイプ、光タイプ、又は別のタイプのエンコーダであってよい。ある実施形態では、モータハウジング２３２と基部２０１は、互いに一体的に作製されていてよい。他の実施形態では、基部２０１は、メインフレームハウジング１８０と一体的に作製される場合もある。

［００４６］同様に、肩軸２０３の周りのＸ−Ｙ平面内の第２の上腕部２０４の独立回転は、第２の上腕部駆動アセンブリによってもたらされる。第２の上腕部駆動アセンブリは、第２のシャフト２４０を回転させる第２のモータ２３８を含んでいてよく、第２のシャフトは、図示したように、第２の上腕部２０４の、例えばその上部に剛連結されている。第２のモータ２３８は、ステッピングモータ、様々なリラクタンスモータ、永久磁石電気モータ等であってよい。他の種類のモータを使用することも可能である。第２の上腕部２０４の回転は、コントローラ１３０から第２のモータ２３８へ送られる適切な命令によって独立制御されうる。コントローラ１３０は、ワイヤハーネス２３１を介して第２のエンコーダ２４２から位置フィードバック情報も受信しうる。第１の上腕部２０２と第２の上腕部２０４の回転は、図２Ａに示す完全な引込位置から最大約＋１４０度であってよい。

［００４７］第２の軸２０５の周りのＸ−Ｙ平面内の第１の前腕部２０６の回転は、例えば第３のシャフト２４５を回転させる第３のモータ２４４の動き等のいずれかの好適な動力部材によってもたらされうる。第３のモータ２４４は、上述したものと同じであってよい。第１の前腕部２０６の回転は、コントローラ１３０から第３のモータ２４４へ送られる適切な命令によって独立制御されうる。コントローラ１３０は、ワイヤハーネス２３１を介して第３のシャフト２４５に連結された第３のエンコーダ２４６から位置フィードバック情報も受信しうる。

［００４８］第１の前腕部駆動アセンブリは、第１の前腕部２０６を回転駆動するためのいずれかの好適な構造を備えうる。第１の前腕部駆動アセンブリは、例えば、第３のシャフト２４５に連結され、第３のシャフト２４５を駆動させることができる第３のモータ２４４のロータを含みうる。第１の前腕部駆動アセンブリは更に、第１の前腕部駆動部材２４７、第１の前腕部従動部材２４８、及び第１の前腕部伝達要素２４９とを含みうる。第１の前腕部駆動部材２４７は、第３のシャフト２４５に連結されていてよく、第１の前腕部従動部材２４８は、第１の前腕部２０６の本体から延びる円筒形の案内突起部（ｐｉｌｏｔ）であってよい。例えば、図示した実施形態では、第１の前腕部駆動部材２４７は、図示したように、第３のシャフト２４５に連結された、あるいは第３のシャフト２４５と一体型の円筒形プーリ、又は単なる第３のシャフト２４５の円筒形端部であってよい。第１の前腕部伝達要素２４９は、第１の前腕部駆動部材２４７と第１の前腕部従動部材２４８とを接続する。第１の前腕部伝達要素２４９は、例えば２つの対向して巻かれた非連続的な金属ストラップ等の一または複数のベルト又はストラップであってよく、各ストラップは、第１の前腕部駆動部材２４７と第１の前腕部従動部材２４８にそれらの端部において剛連結されている（例えば、ピンで留められている）。

［００４９］図示した実施形態では、第１のリスト部材駆動アセンブリは、図２Ｆに最も良く示すように、カム面２５０Ｓを備える第１のリスト部材駆動部材２５０と、第１のリスト部材伝達要素２５４によって接続された第１のリスト部材従動部材２５２とを含む。第１のリスト部材駆動部材２５０は、カム面２５０Ｓを含む楕円形のプーリであってよい。第１のリスト部材駆動部材２５０は、第１の前腕部シャフト２５５によって、例えばそれ自体の下方端部等において、第１の上腕部２０２に剛連結されていてよい。他の種類の剛連結も使用可能である。同様に、第１のリスト部材従動部材２５２は、カム面２５２Ｓを含む楕円形のプーリであってよい。

［００５０］第１のリスト部材駆動部材２５０と第１のリスト部材従動部材２５２のカム面２５０Ｓ、２５２Ｓ（図２Ｆ）は、第１のリスト部材２１０の回転率が非線形となるように構成されうる。したがって、第１の上腕部２０２と第１の前腕部２０６は非均等な長さであるが、第１のリスト部材２１０と、連結された第１のエンドエフェクタ１１８はＹ方向における純粋な平行移動で駆動されうる（図２Ｂ参照）。具体的には、カム面２５０Ｓ、２５２Ｓ、したがって回転率は、第１の上腕部２０２の中心間の長さＬ１と、第１の前腕部２０６の中心間の長さＬ２に関連している。最小カム半径Ｒ１と最大カム半径Ｒ２との関係は、第１と第２の上腕部２０２、２０４と、第１と第２の前腕部の長さに基づいて選択され、これにより、回転中のベルトの長さが一定になりうる。第１と第２のエンドエフェクタ１１８、１２０の軌道は、選択されたカム形状に応じて、ある実施形態では線形であってよく、あるいは、ある実施形態ではオプションとして、弧を描いていてよい。カム面２５０Ｓ及び２５２Ｓは、最大半径を有するローブ（ｌｏｂｅ）の位置が互いから９０度に配向されるように、配向されるべきである。他のローブ形状を用いることが可能である。一実施形態では、ローブ形状は、第１のエンドエフェクタ１１８が常に、延長及び引込においてＹ軸に沿った線形経路を移動するような形状になっている。第２のリスト部材２１２を駆動させるように構成された第２のリスト部材駆動アセンブリは、上述した第１のリスト部材駆動アセンブリと同一である。

［００５１］第１のリスト部材従動部材２５２は、第１のリスト部材２１０の本体から延びている案内突起部に連結されうる。第１のリスト部材伝達要素２５４は、一または複数のベルトであってよい。ある実施形態では、一または複数のベルトは、上述したように、第１のリスト部材駆動部材２５０と第１のリスト部材従動部材２５２の周りに対向するように巻かれた、非連続的な第１と第２の鋼鉄製ベルトであってよい。

［００５２］更に詳細には、第１のリスト部材２１０は、図２Ｂに示すように、第１の部分が第４の軸２０９から第４のシャフト２６８まで延び、それから第４のシャフト２６８のすぐ外に突き出ることにより、第１のエンドエフェクタ１１８の中心の（点線で示す）エンドエフェクタの作用線２５６が、第４の軸の作用線２５８（これも点線で示す）からオフセットするようなオフセットを含む。エンドエフェクタの作用線２５６と第４の軸の作用線２５８との間のオフセット距離２６０は、例えばある実施形態では、約２５ｍｍ〜２００ｍｍ、及び約１２５ｍｍでありうる。図示したのと同じ方法で第２のエンドエフェクタ１２０がオフセットされるように、第４のシャフト２６８のすぐ左に突き出している同様のオフセットが第２のリスト部材２１２にも付与されていてよい。

［００５３］第２の前腕部２０８と第２のリスト部材２１２の動作は、第１の前腕部２０６と第１のリスト部材２１０に対して前述したものと同じでありうる。

［００５４］第２の前腕部駆動アセンブリは、図２Ｅに最も良く示すように、第２の前腕部伝達要素２６５によって接続された第２の前腕部駆動部材２６２と第２の前腕部従動部材２６４とを含む。第２の前腕部駆動部材２６２は、例えば第４のシャフト２６８に剛連結された円筒形のプーリであってよい。第４のシャフト２６８は、上述したものと同じモータであってよい第４のモータ２６９によって駆動されうる。第４のエンコーダ２７１は、第４のシャフト２６８の正確な位置のフィードバックをコントローラ１３０に提供しうる。第２の前腕部従動部材２６４は、第２の前腕部２０８の本体の例えば上方端部等から上向きに延びている案内突起部であってよい。第２の前腕部伝達要素２６５は、一または複数のベルトであってよい。ある実施形態では、一または複数のベルトは、第２の前腕部駆動部材２６２と第２の前腕部従動部材２６４の周りに反対方向に巻かれた第１と第２の非連続的な鋼鉄製ベルトであってよく、各ベルトは、第２の前腕部駆動部材２６２と第２の前腕部従動部材２６４の各々のそれぞれの端部にピンで留められている。第３の軸２０７の周りの第２の前腕部２０８の回転は、第２の前腕部駆動アセンブリの動きによってもたらされる。

［００５５］図示した実施形態では、第２のリスト部材駆動アセンブリは、図２Ｅ及び２Ｆに最も良く示すように、第２のリスト部材伝達要素２７３によって接続された第２のリスト部材駆動部材２７０と第２のリスト部材従動部材２７２とを含む。第２のリスト部材駆動部材２７０は、例えば第２の前腕部シャフト２７４によって、例えば上端部において第２の上腕部２０４にカム剛連結されうる。他の種類の剛性接続が、使用可能である。第２のリスト部材従動部材２７２は、第２のリスト部材２１２の本体から上向きに延びている案内突起部にカム連結されうる。第２のリスト部材伝達要素２７３は、一または複数のベルトであってよい。ある実施形態では、一または複数のベルトは、上述したように、第２のリスト部材駆動部材２７０と第２のリスト部材従動部材２７２の周りに対向するように巻かれた第１と第２の非連続的な鋼鉄製ベルトであってよい。

［００５６］シャフト２２９、２４０、２４５、及び２６８、及び第１と第２の前腕部２０６、２０８、及び第１と第２のリスト部材２１０、２１２は、適切な回転対応ベアリングによって回転するように支持されうる。例えばボールベアリング等の、いずれかの好適なベアリングが使用可能である。例えば、密閉されたボールベアリングが使用可能である。

［００５７］工程中、基板１２４の選定又は載置のための所望の目標地点まで第２のエンドエフェクタ１２０を動かすために、第２の上腕部２０４と第２の前腕部２０８とを十分に作動させることにより、チャンバから基板１２４を選定又は載置するために第２のリスト部材２１２を平行移動させうる。基板１２４を所望の目標位置に載置するために、第２のリスト部材２１２に連結された第２のエンドエフェクタ１２０がチャンバ（図１）の中へ挿入されると、移動リフトピンが持ち上がって基板１２４と接触し、基板１２４をエンドエフェクタ１２０から持ち上げることにより、エンドエフェクタ１２０が後退しうる。

［００５８］図２Ｇに、第１と第２の上腕部２０２、２０４（第１の上腕部２０２のみ示す）、及び連結された第１と第２の前腕部２０６、２０８（図示せず）、第１と第２のリスト部材２１０、２１２（図示せず）、及び第１のエンドエフェクタ１１８と第２のエンドエフェクタ１２０（図示せず）の（Ｚ軸に沿った）垂直運動を生じさせるように構成及び適合された垂直モータ２８５及び垂直駆動機構２８６とを更に含みうるロボット１１７Ａの一部を示す。第１と第２の上腕部２０２、２０４、第１と第２の前腕部２０６、２０８、第１と第２のリスト部材２１０、２１２、及び第１と第２のエンドエフェクタ１１８、１２０は、図２Ａ〜２Ｇの実施形態において記載されたものと同じであってよい。

［００５９］垂直駆動機構２８６は、垂直モータ２８５によって回転したときに、モータハウジング２３２ＡがＺ方向に沿って垂直に平行移動するように、ウォーム駆動、親ねじ、ボールねじ、又はラック及びピニオン機構を含みうる。真空バリア２８７（例えば、密閉されたベローズ）は、垂直運動に対応するために使用され、また、チャンバハウジングとロボットアームとの間、及び大気圧でありうる外側ハウジング２８８の内部の真空バリアとしても機能しうる。一または複数の平行移動対応デバイス２８９、例えば線形ベアリング、ブッシング、又は他の線形運動抑制手段を使用して、外側ハウジング２８８の運動をＺ方向にのみ沿った垂直運動に抑制することができる。図示した実施形態では、親ねじ２９０は、モータハウジング２３２Ａに装着された親ナット２９１と係合しうる。垂直モータ２８５は、コントローラ１３０へ垂直位置フィードバック情報を提供するための回転フィードバックを含みうる。

［００６０］図３Ａ〜図３Ｄに、各々がロボット１１７を含む複数のメインフレームを含む電子デバイス処理システム３００Ａ〜３００Ｄを示す。様々なチャンバでの作業における極度の柔軟性を示すために、様々な構成のロボットが示される。例えば、図３Ａに、各々がロードロックチャンバ及びビア通過チャンバで作業を行うロボット１１７を示す。図３Ｂ及び３Ｃに、ロードロックチャンバ、ビアチャンバ、及び処理チャンバで作業を行うロボット１１７を示す。図３Ｄに、ロードロックチャンバ、及び処理チャンバで作業を行うロボット１１７を示す。

［００６１］実施形態に係る、電子デバイス処理システム内で基板を搬送する方法４００を、図４を参照しながら提供及び記載する。方法４００は、４０２において、肩軸（例えば、肩軸２０３）の周りで回転可能な第１の上腕部（例えば、第１の上腕部２０２）と、第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部（例えば、第２の上腕部２０４）と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸（例えば、第２の軸２０５）の周りで第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部（例えば、第１の前腕部２０６）と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸（例えば、第３の軸２０７）の周りで第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部（例えば、第２の前腕部２０８）と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸（例えば、第４の軸２０９）の周りで第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材（例えば、第１のリスト部材２１０）と、第１の上腕部と第２の上腕部との間に垂直に位置し、第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸（例えば、第５の軸２１１）の周りで第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材（例えば、第２のリスト部材２１２）とを含むロボット（例えば、ロボット１１７）を提供することを含む。

［００６２］４０４において、方法４００は、第１のエンドエフェクタ（例えば、第１のエンドエフェクタ１１８）が第１のチャンバの中へ半径方向に延びるように、第１の上腕部を独立回転させることを含み、更に、４０６において、第２のエンドエフェクタ（例えば、第２のエンドエフェクタ１２０）が第２のチャンバの中へ半径方向に延びるように、第２の上腕部を独立回転させることを含む。

［００６３］本書に記載のロボット１１７を使用することで、基板の選定及び載置が短い時間で完了し、これにより、全体的なツールのスループットが改善されることが明らかである。前述の説明は、例示的な実施形態を開示しているにすぎない。本開示の範囲に含まれる、上記で開示された装置、システム、及び方法の修正例が、当業者には容易に自明であろう。したがって、本開示を、その例示的な実施形態に関連して提供してきたが、他の実施形態も、添付の特許請求の範囲によって定められた範囲に含まれうることを理解すべきである。

Claims (14)

1. ロボットであって、
   肩軸の周りで回転可能な第１の上腕部と、
   前記第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、前記肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部と、
   前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置する第１の前腕部であって、前記肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸の周りで前記第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部と、
   前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置する第２の前腕部であって、前記肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸の周りで前記第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部と、
   前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置する第１のリスト部材であって、前記第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸の周りで前記第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材と、
   前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置する第２のリスト部材であって、前記第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸の周りで前記第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材と
   を備えるロボット。
2. 前記第１のリスト部材に連結された第１のエンドエフェクタと、第２のリスト部材に連結された第２のエンドエフェクタとを備える、請求項１に記載のロボット。
3. 第１のモータと、前記第１のモータに、また前記第１の上腕部に連結され、前記第１の上腕部に独立回転させるように適合された第１のシャフトとを含む第１の上腕部駆動アセンブリを備える、請求項１に記載のロボット。
4. 第２のモータと前記第２の上腕部とに連結された第２のシャフトであって、前記第１のリスト部材と前記第２のリスト部材の側面に沿って通り、前記第２の上腕部に独立回転させるように適合された第２のシャフトを含む第２の上腕部駆動アセンブリ
   を備える、請求項１に記載のロボット。
5. 第３のモータと、前記第３のモータに、また第１の前腕部駆動部材に連結された第３のシャフトと、前記第１の前腕部に連結された第１の前腕部従動部材と、前記第１の前腕部駆動部材と前記第１の前腕部従動部材との間に連結された第１の前腕部伝達要素とを含む第１の前腕部駆動アセンブリ
   を備える、請求項１に記載のロボット。
6. 前記第１の上腕部に、また第１のリスト部材駆動部材に剛連結された第１の前腕部シャフトと、前記第１のリスト部材に連結された第１のリスト部材従動部材と、前記第１のリスト部材駆動部材と前記第１のリスト部材従動部材との間に連結された第１のリスト部材伝達要素とを含む第１のリスト部材駆動アセンブリを備える、請求項５に記載のロボット。
7. 前記第１のリスト部材駆動部材と前記第１のリスト部材従動部材は各々、カム面を含む、請求項６に記載のロボット。
8. 第４のモータと、前記第４のモータに、また第２の前腕部駆動部材に連結された第４のシャフトと、前記第２の前腕部に連結された第２の前腕部従動部材と、前記第２の前腕部駆動部材と前記第２の前腕部従動部材との間に連結された第２の前腕部伝達要素とを含む第２の前腕部駆動アセンブリを備える、請求項１に記載のロボット。
9. 前記第２の上腕部に、また第２のリスト部材駆動部材に剛連結された第２の前腕部シャフトと、前記第２のリスト部材に連結された第２のリスト部材従動部材と、前記第２のリスト部材駆動部材と前記第２のリスト部材従動部材との間に連結された第２のリスト部材伝達要素とを含む第２のリスト部材駆動アセンブリを備える、請求項８に記載のロボット。
10. 前記第２のリスト部材駆動部材と前記第２のリスト部材従動部材は各々、カム面を含む、請求項９に記載のロボット。
11. 前記第１の前腕部と前記第１のリスト部材とは、前記第２の前腕部と前記第２のリスト部材の下に位置している、請求項１に記載のロボット。
12. 前記第１の前腕部は前記第１の上腕部とは異なる中心間の長さを含み、前記第２の前腕部は前記第２の上腕部とは異なる中心間の長さを含む、請求項１に記載のロボット。
13. 電子デバイス処理システムであって、
    移送チャンバと、
    前記移送チャンバ内に少なくとも部分的に配置され、前記移送チャンバに連結された処理チャンバへ、及び処理チャンバから基板を搬送するように適合されたロボットであって、
    肩軸の周りで回転可能な第１の上腕部と、
    前記第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、前記肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部と、
    前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸の周りで前記第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部と、
    前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸の周りで前記第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部と、
    前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸の周りで前記第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材と、
    前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸の周りで前記第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材と
    を備えるロボットと
    を備えるシステム。
14. 電子デバイス処理システム内で基板を搬送する方法であって、
    肩軸の周りで回転可能な第１の上腕部と、前記第１の上腕部から垂直に間隔を置いて配置され、前記肩軸の周りで回転可能な第２の上腕部と、前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記肩軸からオフセットされた位置にある第２の軸の周りで前記第１の上腕部に対して回転するように適合された第１の前腕部と、前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記肩軸からオフセットされた位置にある第３の軸の周りで前記第２の上腕部に対して回転するように適合された第２の前腕部と、前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記第２の軸からオフセットされた位置にある第４の軸の周りで前記第１の前腕部に対して回転するように適合された第１のリスト部材と、前記第１の上腕部と前記第２の上腕部との間に垂直に位置し、前記第３の軸からオフセットされた位置にある第５の軸の周りで前記第２の前腕部に対して回転するように適合された第２のリスト部材とを含むロボットを提供することと、
    第１のエンドエフェクタが第１のチャンバの中へ半径方向に延びるように、前記第１の上腕部を独立回転させることと、
    第２のエンドエフェクタが第２のチャンバの中へ半径方向に延びるように、前記第２の上腕部を独立回転させることと
    を含む方法。

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